興寧市合水水庫淤泥燒結空心磚項目實施方案研究*

王立華,賴冠文, 劉 佳

(廣東省水利水電科學研究院,廣東省水利重點科研基地,廣東 廣州 510635)

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興寧市合水水庫淤泥燒結空心磚項目實施方案研究*

王立華,賴冠文, 劉 佳

(廣東省水利水電科學研究院,廣東省水利重點科研基地,廣東 廣州 510635)

項目對以興寧合水水庫淤泥為主要原材料、煤矸石和鍋爐渣為內燃料及改性劑,年產6 000萬塊淤泥燒結空心磚項目進行實施方案研究。采用原料預處理、精確配料、陳化、雙級真空硬塑擠磚機擠出成型、自動化切坯及機械化碼坯、中斷面隧道窯焙燒等一次碼燒工藝的技術方案,技術上是可行的,項目自動化程度高,定員較少,生產成本較低,經濟上是合理的,以水庫淤泥、煤矸石和鍋爐渣為主要原料,節能環保,社會效益和生態效益顯著。

水庫淤泥;燒結空心磚;技術可行;經濟合理

1 項目建設的必要性

2011年,廣東省發布實施《廣東省綠色建筑評價標準》,要求在2015年底前,全省累計建成綠色建筑4 000萬m2及8個以上的綠色生態園區示范區；2017年底前,全省累計建成綠色建筑8 000萬m2及10個以上的綠色生態園區示范區；2020年底前,全省累計建成綠色建筑14 000萬m2及14個以上的綠色生態園區示范區。綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑。發展低碳綠色建筑,是加強廣東生態文明建設、推動廣東綠色發展、循環發展、低碳發展的重要內容,是推動新型城鎮化發展的必然選擇。綠色建筑必須使用綠色建材,尤其是綠色墻體材料。

為了節約土地,保護環境,節約能源,我國建筑節能與墻材革新的工作,已經持續了二十多年,國務院部委、各省市自治區,相繼發布了新型墻材生產、資源綜合利用等法規、政策、條例和規范。相關政策在實施過程中,已逐漸具備法制化、強制性的性質,為我國新型墻體材料的推廣應用、產品結構升級換代、建筑節能指標提高和生產過程中節能減排,作出了較大的貢獻。目前,國家節能減排政策要求,墻體材料產品性能必須滿足國家相關標準,不斷更新提高指標要求,以滿足綠色建筑設計標準要求的需要。

興寧市人多地少,而“十二五”期間,興寧市工業化和城市化進程快速推進,隨著全面放開小城鎮和小城市落戶限制、有序放開中等城市落戶限制政策的實施,農業轉移人口成為城鎮居民,必然推動城市住房需求的快速增長。市場配置的商品房、政府保障房以及配套的綜合商業設施,增加了新型墻體材料的需求,大量全面執行綠色建筑標準的建筑物,最終要落實新型墻體材料,因此,墻材行業必須依托資源優勢,調整結構、增加品種,才能滿足興寧地區經濟和社會建設需求,才能保障新型墻材供應。

在興寧市龍田鎮,建設年產6 000萬塊(折標磚)燒結空心磚項目,依據技術先進適用、設備運行可靠,投資經濟合理的原則,采用一次碼燒工藝、自動化切碼運工藝、中斷面隧道窯焙燒、機械化碼坯及卸磚、窯爐余熱利用等先進生產工藝技術,實現利廢、節能、節材、減排和保護環境的目標。利用水庫淤泥替代粘土資源,生產燒結空心磚,產品輕質、高強,是興寧市急需的新型墻體材料之一。

中國磚瓦工業協會《全國墻體材料燒結磚瓦行業準入條件》、中國建材聯合會《新型墻料產品目錄》和《墻體材料行業結構調整指導目錄》、國家住建部《墻體空心系統與墻體材料推廣應用和限制、禁止使用技術公告》均對新型墻體材料生產設備、產品、技術和應用,提出了具體的要求。鼓勵采用以煤矸石、粉煤灰、淤泥、建筑渣土、建筑基坑土、河湖(渠)海淤泥、污泥、建設用地平整土、荒坡土等為原料,生產燒結多孔磚、燒結空心磚、燒結復合空心磚等經焙燒而成的多孔薄壁砌塊,產品密度為900～1 000 kg/m3,孔洞率≥35%,用于240 mm厚墻時,傳熱系數≤0.85 W/(m2·k)。強度等級可分為MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10.0和MU15.0等5個等級。生產工藝必須經過原料精細化處理(包括建設陳化庫)、55型以上成型磚機、人工干燥、自動碼卸坯、4.6 m以上斷面的隧道窯、自動控溫,單線年生產規模6 000萬塊標磚及以上生產線。

本項目生產線采用雙級真空硬塑擠磚機,具備生產大塊空心砌塊的能力,提高了產品檔次,突破了傳統墻體材料規格小、導熱系數偏高、強度低等缺陷,具有輕質、高強、空心、產品外型尺寸及孔型、排列方式合理,孔洞率較高、導熱系數低的新型墻體材料,其燒結多孔砌塊、燒結空心砌塊、燒結復合空心砌塊等產品,性能達到國家標準技術要求,符合綠色建筑對新型墻材的需求[1]。

2 市場銷售情況及建設規模

隨著興寧地區城鎮化建設、工業發展、交通改善、旅游產業興起及新農村建設,城市規模不斷擴大,全市城鎮化水平由26.7%提升到47%,中心城區建成區面積由13 km2增加到24.9 km2,城市人口數由18萬人增加到25萬人。經濟的快速發展,將促進興寧地區建筑材料工業生產與技術轉型,也對墻體材料的品質和節能環保提出了更高的要求。

據調查,興寧地區燒結磚市場全年需求約7億塊左右。隨著梅州市“三區三城”(含興寧新城)建設、《興寧市城市總體規劃》、14個建制鎮總體規劃、54個村莊整治規劃,以及10 km2東莞石碣(興寧)產業轉移工業園、熙和灣客鄉文化旅游產業園、神光山生態旅游產業園、歐尚(興寧)購物中心、毅德現代商貿物流城等一批項目的規劃設計與實施,對興寧的經濟和基礎設施建設將起到巨大的推動作用,建筑材料的需求也將大幅增長,墻體材料的市場缺口超過8 000萬塊。

興寧市現有燒結磚廠26家,其中6家企業年生產能力3 000萬塊普通磚,其余20家企業年生產能力僅為1 500萬塊普通磚,多采用輪窯或小斷面一次碼燒隧道窯生產。設備簡陋,工藝落后,生產能耗高,污染嚴重,產品質量參差不齊。隨著小城鎮建設和新農村建設步伐的加快,墻體材料的需求日益增加,現有燒結磚生產技術及規模都不能適應興寧地區的經濟社會協調、快速、健康發展的要求。興寧合水水庫年產6 000萬塊(折標磚)燒結砌塊項目,采用水庫淤泥為主要原料,摻加煤矸石、建筑渣土及頁巖生產燒結砌塊[1],滿足國家產業政策關于墻體材料節能、節土及環保的要求,同時加快了興寧地區墻體材料生產技術進步,為興寧地區及周邊城市的建設需求提供了較好的燒結砌塊產品選擇。本項目燒結空心磚節土、節能、自動化程度高、生產成本低,產品質量好,市場競爭能力強,市場前景好。

3 技術方案和設備

根據水庫淤泥、煤矸石的特性,分別進行原料預處理、精確配料、陳化、雙級真空硬塑擠磚機擠出成型、自動化切坯及機械化碼坯、中斷面隧道窯焙燒等一次碼燒工藝環節構成的技術方案,實現水庫淤泥的資源化和綜合利用[2-3]。生產線建成后,自動化程度較高,產品質量穩定,產量高,產品檔次提升。

生產線設備,由原料處理設備、自動切碼系統及中斷面隧道窯等設備,均為國內生產,性能先進可靠,滿足年產6 000萬塊(折標磚)淤泥燒結空心磚產量要求和質量要求,主要設備包括布料機、給料機、攪拌機、雙級真空擠出機、全自動切條切坯機、智能碼坯機、隧道窯等。

4 主要工藝參數

1) 主要工藝參數

興寧合水水庫淤積物燒結空心砌塊項目原材料的質量配比為淤泥60%、煤矸石30%和爐渣10%,主要工藝參數見表1。

表1 主要工藝參數

2) 物料平衡

計算基準按年產3 600萬塊KP1空心磚。

單磚熱耗：3 611 kJ/塊 (270 kcal/kg) ,其中煤矸石帶入發熱量為1 535 kJ,爐渣帶入1 609 kJ,兩項合計為3 144 kJ,不夠部分,需要添加少量外投煤,每塊KP1空心磚需外投煤發熱量467 kJ。

物料平衡計算按全年工作時間330 d計；隧道窯每天工作時間按3班、每班工作時間8 h計；其他工段均按每天工作2班,每班工作時間8 h計；物料平衡計算中干燥燒成工序廢品率：4%。物料平衡見表2所示。

表2 物料平衡

5 工藝特點

1) 原料處理精細

原料制備采用“預均化庫配料+兩次攪拌機+陳化庫陳化”的原料制備方法,提高原料的熟化程度,增強原料塑性,既保證了不同組分原料的均勻性,又確保了原料的粒度,從而保證了半成品和成品的質量,為生產高檔次產品創造了條件。

2) 磚坯成型質量好

采用60/50雙級真空擠磚機,本機組適用于經過制備的原料,特別是利用煤矸石、頁巖、粉煤灰、爐渣等工業廢料,經過均化真空處理后的原料,能硬塑擠出成型和半硬塑擠出成型,成型含水率低,擠出的泥條密實,外觀整潔、美觀,完全適應一次碼燒、二次碼燒工藝要求[4]。設計合理,工藝簡單,性能優越,生產效率高,生產能力達到18 000～30 000 標塊/h,電耗低,是生產燒結空心砌塊及淤泥空心磚的關鍵設備。

3) 機械自動碼坯

泥條通過自動切條切坯、編組,機械碼坯,磚垛碼坯質量較好,對減少崗位工人數、提高勞動生產率、提高產量、提高產品質量,降低生產成本。

采用程控自動切條切坯系統,本系統規格大,適用范圍廣,適用于煤矸石、頁巖等為原料的標磚、多孔磚、大型砌塊生產,上下雙泥條和平置泥條,切割寬度550 mm、高度260 mm。更換磚型靈活,行程可調,適應多種磚型的組合方式,切割長度精確,調節快捷,定位準,可實現無泥頭,節約耗電量,提高生產效率。運行平衡、剎車回位好、自控直線切坯,遇自動系統故障可人工操作,不影響生產。

采用智能碼坯機,適合多種磚型,標磚、多孔磚、空心磚、大型砌塊；適合多種窯型,2.0～9.6 m隧道窯一次碼燒,人工干燥車；適合多種碼坯方式,可平碼、立碼、順碼和叉碼,靈活性、可調性大,速度快、效率高、產量大；可剔檢不合格磚坯,減小燒成廢品率；現場布置簡潔、占地少。

4) 預干燥工藝

采用機械碼坯,濕坯窯車在預干燥段干燥,濕坯干燥收縮均勻,提高濕坯初期強度,改善了后期干燥效果,適合空心砌塊及其他空心磚的生產。

5) 高效節能隧道窯高產節能低耗

生產線采用國內先進的中斷面隧道窯,結構牢固、空心好、熱效率高。該窯最大的特點是產量高、余熱利用好,適宜焙燒以淤泥、煤矸石、鍋爐渣為原料的多孔磚、空心磚及空心砌塊,是穩產、高產的保證。

6 主要技術經濟指標

本項目建設規模為6 000萬塊(折標磚)水庫淤積物燒結空心磚,采用60/50雙級真空擠磚機、自動切碼、機械碼窯車、中斷面一次碼燒隧道窯焙燒的技術工藝,實現自動控制,產品品種包括燒結多孔磚、空心磚,規格包括240 mm×240 mm×190 mm和240 mm×115 mm×90 mm等,強度等級為MU7.5和MU10,全廠預計定員85人,按工序確定工作制度,其中原料制備、成型碼坯工段采用二班制,干燥和焙燒工段采用三班制。

項目總投資為2 199.46萬元,年平均銷售收入1 800萬元,年平均總成本1 414.43萬元,年均利潤總額349.57萬元,總投資收益率15.89%,稅后財務內部收益率17.50%,稅后投資回收期為6.36年。稅后的財務內部收益率高于行業基準收益率,投資回收期低于行業基準投資回收期。項目生產成本較低,產品質量好,銷售良好,經濟效益顯著。

表3 主要技術經濟指標

三工廠定員8生產工人/人789管理及非生產人員/人710合計/人85四企業經濟指標11年平均銷售收入/萬元1800普通磚12年平均總成本/萬元1414.43普通磚13年平均利潤總額/萬元349.57普通磚五企業經濟效益14全投資稅后財務內部收益率/%17.5015總投資收益率/%15.89普通磚16投資利稅率/%15.89普通磚17稅后投資回收期/a6.36建設期1a

7 結語

采用脫水后水庫淤泥為主要原料,煤矸石和鍋爐渣為內燃料和改性劑,生產燒結空心磚和空心砌塊,工藝先進,產品性能較好、成本較低、銷路好,技術可行,經濟合理。

采用水庫淤泥、煤矸石和鍋爐渣等為原料,節約資源,節省能源,減小污染,社會效益和環境效益顯著。

[1] 王立華，劉佳，陳理達.水庫淤積物建材化利用研究[J].中國農村水利,2012(7):106-109.

[2] 王立華，劉佳，陳理達,等.水庫淤泥燒制原料理化性能試驗研究[J].廣東水利水電,2012(11)：27-30.

[3] 王立華，陳錫容，陳理達.水庫淤泥燒制工藝性能研究[J].廣東水利水電,2013(1)：25-27.

[4] 王立華，陳理達，劉佳.水庫淤積物混合料燒結制磚工藝性能和干燥性能試驗研究[J].人民珠江,2013(1)：42-45.

[5] 常允新，朱學順，宋長斌，等.煤矸石的危害與防治[J].中國地質災害與防治學報,2001,12(2)：39-43.

(本文責任編輯 王瑞蘭)

Technical Program Scheme on Sintered Hollow Brick with the Sludge of Heshui Reservoir in Xingning City

WANG Lihua, LAI Guanwen, LIU Jia

(Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower, Guangdong province Key scientific research base of water conservancy. Guangzhou 510635, China)

Many Reservoirs have been silted in Guangdong Province so serious that the Benefit of Reservoirs has been greatly decreased, therefore Reservoir sludge must be cleared. The cleared sediments must be utilized and reduced, which can lead to such problems as secondary pollution and occupation of land. The project with an annual output of 60 million pieces of hollow bricks which are produced with sediments of Heshui Reservoir as main raw materials and coal gangue and boiler slag as fuel and modifier have been studied. The technical scheme with piling and sintering at a time, which consist of pre-processing of raw materials, accurately dosing, ageing, hard plastic extrusion molding with double stage vacuum, automatically cutting and piling, sintering with middle-section tunnel kiln have been proved feasible. The technical scheme have been also proved beneficial and environment-friendly with higher degree of automation, less workers, lower cost and less energy consumption.

reservoir sludge； sintered hollow brick； technical feasibility；economically reasonableness

2016-03-02;

2016-02-11

王立華(1972),男,碩士,高級工程師,主要從事水工混凝土、水工新材料研究、工程質量檢測鑒定等工作。

*資助項目:廣東省重大科技專項,編號2005A 30402007；廣東省水利科技創新項目,編號2009-34。

TV41

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1008-0112(2016)02-0039-04